Analoga funktionsgenerator (3 / 13 steg)

Steg 3: Krets översikt

De nätaggregat är ganska standard. 30V 15VA center-knackade transformatorn genererar två lika och oberoende 15 volt källor när två center stiften är knuten till marken. Detta är skickas via en bro likriktare och filtreras genom två stora kondensatorer. Dessa grova DC-spänningar rengörs och inställd på + 12V och -12V av de två spänningsregulatorer.

IC1B är bara en invertering förstärkare som dämpar den kvadratiska våg av avkoppling oscillator till en mer användbar spänning. 12 volt amplitud är lite hög i den änden av banan. Inverterade förstärkare har en vinst som bestäms av förhållandet mellan motstånden fäst vid den. I detta fall, G=-R4/(R3+TR2). Trimmern används i kalibrering scenen.

IC1C är en icke-invertering förstärkare som "plockar bort" triangel vinka från kondensatorn. Icke-invertering förstärkare konfigurationer är användbara eftersom de har extremt hög inimpedans. Den faktiska avgiften på kondensatorn är mycket små, och någon betydande ström dra av att punkt kan förstöra driften av avkoppling oscillatorn. TL084 har en inimpedans av ungefär 10MΩ, så det bör påverka kondensatorn mycket lite. Detta sätt kan vi använda utdata för IC1C som triangel wave källa i stället för kondensatorn själv. Vinst på denna förstärkare är G = 1 + TR3A/TR3B där A och B utgör trimmern varierande motstånd. Detta används i kalibrering scenen.

IC2A är Att integrera förstärkare -konfigurationen. En bra härledning av varför detta kan integrera en signal kan hittas här. I huvudsak omvandlar detta triangel vågen (linjer med omväxlande positiva och negativa lutningen) till en serie parabler (med omväxlande positiva och negativa krökning) som ser väldigt mycket som en sinusvåg. Resultatet är inte en sinus våg, men det är en rimlig uppskattning. Här kan igen vi rättfärdiga detta med Taylor-serien. Den ungefärliga sinusvåg är i grunden den andra beställa taylor expansion av den önskade sinusvåg. Det är inte strikt matematiskt sant, men ni fattar poängen. Vinsten av en integrerande förstärkare är G=-1/(2πRCf), där f är den ingående frekvensen. Detta frekvens beroende är anledningen behöver vi en två-däck grova frekvens switch. Vi måste kompensera vinst termen för att upprätthålla en användbar utspänning. Integrerande förstärkare plågas av en mängd effekter som resulterar från faktumet att vi har att göra med verkliga teknik och analoga signaler. Den stora grejen är drift, som är resultatet av att integrera små offset spänningar inneboende i op-förstärkaren. Detta korrigeras av R6, som för drivan ner till en rimlig nivå.

IC2B är bara en invertering förstärkare som vi använder för att kalibrera sinusvåg senare. Det finns ett lågpassfilter med f_3dB= 600 kHz direkt innan, som försöker eliminera några av övertonerna och göra en snyggare sinusvåg. Värdet för C18 inte oerhört viktigt. Så länge det är mellan 200pF och 500pF ska det vara bra. Om du väljer att använda en hög hastighet op-amp, måste du antingen ange C18 till ett lägre värde eller ta bort det helt, annars du kommer att dämpa din awesome hög frekvens sinusvåg. Ett högpassfilter med f_3dB= 0,1 Hz direkt efter IC2B eliminerar några offset kvar efter drift korrigeringen.

IC2C är en annan Invertera förstärkare. Vinsten är antingen G =-POT2/R9 eller G =-POT2/R10 beroende på positionen för en SPDT växel i Kontrollpanelen. Eftersom R9 och R10 skiljer sig av en storleksordning, som i värde är lika med POT2 och den andra är POT2/10, kan grovt vinsten väljas som 1 X eller 10 X. Resultatet av IC2C är helt bearbetas och används som "hög impedans produktion" som har en låg mängd distorsion men kan endast mata några tiotals milliampere innan mättar.

IC2D är en enighet få förstärkaren som driver en transistor push-pull förstärkare. Detta är i huvudsak ett knepigt lite fusk att göra mitt liv lättare. Om jag gjorde detta korrekt, skulle jag använda dioder och motstånd till bias transistorerna ordentligt (transistorer är knepiga små buggers), men en op-förstärkare i denna konfiguration gör det så jag slipper göra det genom magi av negativ feedback. Detta gör det op-amp arbetet ganska hårt, och jag väntade att signalen skulle snedvrida fruktansvärt vid högre frekvenser, men det visar sig op-förstärkaren driver push-pull utan betydande problem som helst.